微生物的生态课件

《微生物的生态课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微生物的生态课件（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第八章第八章 微生物的生态微生物的生态一、微生物在自然界中的分布一、微生物在自然界中的分布二、二、微生物和自然界物质循环微生物和自然界物质循环三、三、微生物和污水处理微生物和污水处理四、四、微生物的生物环境微生物的生物环境微生物的生态土壤是微生物的土壤是微生物的“大本营大本营 由于土壤具备了由于土壤具备了各种微生物生长发育所需要的营养、水分、各种微生物生长发育所需要的营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度等条件，所以空气、酸碱度、渗透压和温度等条件，所以土壤是微生物生活的良好环境。土壤是微生物生活的良好环境。 土壤是微生物的土壤是微生物的“大本营大本营”；土壤是人类最；土壤是人类最丰富的丰富的

2、“菌种资源库菌种资源库”。 （一）土壤中的微生物（一）土壤中的微生物一、微生物在自然界中的分布一、微生物在自然界中的分布微生物的生态土壤中各种微生物含量土壤中各种微生物含量 细菌（细菌（10108 8）放线菌）放线菌* *（10107 7）霉菌）霉菌* *（10106 6）酵母菌（）酵母菌（10105 5）藻类（）藻类（10104 4）原生）原生动物（动物（10103 3） 通过土壤微生物的代谢活动，可改变土壤通过土壤微生物的代谢活动，可改变土壤的理化性质，进行物质转化，因此，土壤微的理化性质，进行物质转化，因此，土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素。生物是构成土壤肥力的重要因素。 （一）土壤中

3、的微生物（一）土壤中的微生物微生物的生态不同类型土壤中的各种微生物含量不同类型土壤中的各种微生物含量 在有机物含量丰富的黑土、草甸土、磷质石灰土和植被在有机物含量丰富的黑土、草甸土、磷质石灰土和植被茂盛的暗棕壤中，茂盛的暗棕壤中，微生物含量较高；微生物含量较高；而在西北干旱地区的棕钙土，华中、华南地区的红壤和而在西北干旱地区的棕钙土，华中、华南地区的红壤和砖红壤，以及沿海地区的滨海盐土中，砖红壤，以及沿海地区的滨海盐土中，微生物的含量少微生物的含量少（一）土壤中的微生物（一）土壤中的微生物总是表层耕作层的微生物含量最高；旱地土壤中的放总是表层耕作层的微生物含量最高；旱地土壤中的放线菌和真菌比水

4、田土壤中多，这是与它们的好氧生活线菌和真菌比水田土壤中多，这是与它们的好氧生活特性直接相关的。特性直接相关的。 微生物的生态微生物的生态在自然界的江、河、湖、海等各种淡水与咸水水域中都在自然界的江、河、湖、海等各种淡水与咸水水域中都生存着相应的微生物。生存着相应的微生物。 （二）水体中的微生物（二）水体中的微生物(1)(1)淡水型水体微生物淡水型水体微生物在洁净的湖泊和水库蓄水中，因有机物含量低，故微生在洁净的湖泊和水库蓄水中，因有机物含量低，故微生物数量很少（物数量很少（101010103 3ml ), ml ), 可认为是水体环境中可认为是水体环境中“土生土长土生土长”的土居微生物或土著种

5、。的土居微生物或土著种。典型的清水型微生物以典型的清水型微生物以化能自养微生物和光能自养微生物化能自养微生物和光能自养微生物为为主，如硫细菌、铁细菌和衣细菌等，以及含有光合色素的蓝主，如硫细菌、铁细菌和衣细菌等，以及含有光合色素的蓝细菌、绿硫细菌和紫细菌等。细菌、绿硫细菌和紫细菌等。霉菌中也有一些水生性种类，例如霉菌中也有一些水生性种类，例如SaprolegniaSaprolegnia（水霉属）（水霉属）和和AchlyaAchlya（绵霉属）的一些种可生长于腐烂的有机残体上。（绵霉属）的一些种可生长于腐烂的有机残体上。单细胞和丝状的藻类以及一些原生动物常在水面生长，它们单细胞和丝状的藻类以及一

6、些原生动物常在水面生长，它们的数量一般不大。的数量一般不大。 微生物的生态（2 2）腐败型水生微生物）腐败型水生微生物 流经城市的河水、港口附近的海水、滞留的池水以流经城市的河水、港口附近的海水、滞留的池水以及下水道的沟水中，由于流入了大量的人畜排泄物、及下水道的沟水中，由于流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工业废水等，因此有机物的含量大增，同生活污物和工业废水等，因此有机物的含量大增，同时也夹入了大量外来的腐生细菌时也夹入了大量外来的腐生细菌.腐败型水生微生物尤其是细菌和原生动物大量繁殖，每毫升污腐败型水生微生物尤其是细菌和原生动物大量繁殖，每毫升污水的微生物含量达到水的微生物含量达到101

7、07 710108 8个。其中数量最多的是无芽孢革个。其中数量最多的是无芽孢革兰氏阴性细菌，如变形杆菌属、兰氏阴性细菌，如变形杆菌属、Ecoli等的一些种。这些微生等的一些种。这些微生物在污水环境中大量繁殖，逐渐把水中的有机物分解成简单的物在污水环境中大量繁殖，逐渐把水中的有机物分解成简单的无机物，同时它们的数量随之减少，污水也就逐步净化变清。无机物，同时它们的数量随之减少，污水也就逐步净化变清。还有一类是随着人畜排泄物或病体污物而进入水体的动植物还有一类是随着人畜排泄物或病体污物而进入水体的动植物致病菌，一般难以长期生存，但由于水体的流动，也会造成致病菌，一般难以长期生存，但由于水体的流动，

8、也会造成病原菌的传播甚至疾病的流行。病原菌的传播甚至疾病的流行。 微生物的生态（3 3）海水型水体微生物）海水型水体微生物 海洋是地球上最大的水体。海水与淡水最大的差别海洋是地球上最大的水体。海水与淡水最大的差别在于其中的含盐量。含盐量越高，则渗透压越大，反在于其中的含盐量。含盐量越高，则渗透压越大，反之则越小。因此海洋微生物与淡水中的微生物在耐渗之则越小。因此海洋微生物与淡水中的微生物在耐渗透压能力方面有很大的差别。透压能力方面有很大的差别。 此外，在深海中的微生物还能耐很高的静水压。例此外，在深海中的微生物还能耐很高的静水压。例如，少数微生物可以在如，少数微生物可以在600个大气压下生长。

9、如水活微个大气压下生长。如水活微球菌和浮游植物弧菌等。球菌和浮游植物弧菌等。 微生物的生态水中微生物的含量对该水源的饮用价值影响很大。一水中微生物的含量对该水源的饮用价值影响很大。一般认为，作为般认为，作为良好的饮用水，其细菌含量应在良好的饮用水，其细菌含量应在100100个个mlml以下，当超过以下，当超过500500个个mlml时，即不适合作饮用水时，即不适合作饮用水了了。(4)(4)水体评价水体评价对饮用水来说，更重要的指标是其中微生物的种类。对饮用水来说，更重要的指标是其中微生物的种类。因此，在饮用水的微生物学检验中，不仅要检查其总因此，在饮用水的微生物学检验中，不仅要检查其总菌数，还

10、要检查其中所含的病原菌数。菌数，还要检查其中所含的病原菌数。 由于水中病原菌的含量总是较少，难以直接找到，由于水中病原菌的含量总是较少，难以直接找到，但只要通过检查水样中的指示菌但只要通过检查水样中的指示菌E Ecolicoli数数即可即可知道该水源被粪便污染程度，从而间接推测其他病知道该水源被粪便污染程度，从而间接推测其他病原菌存在的概率。原菌存在的概率。检验检验E Ecolicoli可用以前介绍过的伊可用以前介绍过的伊红美蓝鉴别性培养基（红美蓝鉴别性培养基（EMBEMB）。微生物的生态根据我国有关部门所规定的饮用水标准，根据我国有关部门所规定的饮用水标准，自来水中细自来水中细菌总数不可超过

11、菌总数不可超过100100个个mlml（3737，培养，培养2424小时），小时），E Ecolicoli数不能超过数不能超过3 3个个L L。 (4)(4)水体评价水体评价在自然水体尤其是快速流动的水体中，存在着对有机在自然水体尤其是快速流动的水体中，存在着对有机或无机污染物的或无机污染物的自净作用自净作用。其原因是多方面的，虽有。其原因是多方面的，虽有物理性的稀释作用和化学性的氧化作用，但更重要的物理性的稀释作用和化学性的氧化作用，但更重要的却是各种生物学和生物化学作用，例如却是各种生物学和生物化学作用，例如好氧菌对有机好氧菌对有机物的分解作用，原生动物对细菌等的吞噬作用，噬菌物的分解作用

12、，原生动物对细菌等的吞噬作用，噬菌体对宿主的裂解作用，以及微生物产生的凝胶物质对体对宿主的裂解作用，以及微生物产生的凝胶物质对污染物的吸附、沉降作用等污染物的吸附、沉降作用等，这就是，这就是“流水不腐流水不腐”的的重要原因。重要原因。 微生物的生态空气中并不含微生物生长繁殖所需要的营养物质和充空气中并不含微生物生长繁殖所需要的营养物质和充足的水分，还有日光中有害的紫外线的照射，因此不足的水分，还有日光中有害的紫外线的照射，因此不是微生物良好的生存场所。然而，空气中还是含有一是微生物良好的生存场所。然而，空气中还是含有一定数量的微生物。这是由于土壤、人和动植物体等物定数量的微生物。这是由于土壤、

13、人和动植物体等物体上不断以微粒、尘埃等形式飘逸到空气中而造成的。体上不断以微粒、尘埃等形式飘逸到空气中而造成的。（三）、空气中的微生物（三）、空气中的微生物凡含尘埃越多的空气，其中所含的微生物种类和数量凡含尘埃越多的空气，其中所含的微生物种类和数量也就越多。因此，灰尘可被称作也就越多。因此，灰尘可被称作“微生物的飞行器微生物的飞行器”。一般在畜舍、公共场所、医院、宿舍、城市街道的空一般在畜舍、公共场所、医院、宿舍、城市街道的空气中，微生物的含量最高，而在大洋、高山、高空、气中，微生物的含量最高，而在大洋、高山、高空、森林地带、终年积雪的山脉或极地上空的空气中，微森林地带、终年积雪的山脉或极地上

14、空的空气中，微生物的含量就极少生物的含量就极少微生物的生态微生物的生态由于尘埃的自然沉降，所以越近地面的空气，其含由于尘埃的自然沉降，所以越近地面的空气，其含菌量越高。然而，微生物在高空中分布的记录却越菌量越高。然而，微生物在高空中分布的记录却越来越高。来越高。在本世纪在本世纪3030年代，人们首次用飞机证实在年代，人们首次用飞机证实在20km20km的高的高空存在着微生物；空存在着微生物；7070年代中期又发现在年代中期又发现在30km30km的高空的高空存在着微生物；存在着微生物；7070年代末，人们用地球物理火箭，从年代末，人们用地球物理火箭，从74km74km的高空采的高空采集到处在同

15、温层和大气中层的微生物，其中包括两集到处在同温层和大气中层的微生物，其中包括两种细菌和四种真菌，（藤黄分枝杆菌），（蝇卷霉）种细菌和四种真菌，（藤黄分枝杆菌），（蝇卷霉），（黑曲霉），（点青霉），后来，又从，（黑曲霉），（点青霉），后来，又从85km85km的高的高空找到了微生物。这是目前所知道的生物圈的上限。空找到了微生物。这是目前所知道的生物圈的上限。（三）、空气中的微生物（三）、空气中的微生物微生物的生态室外空气中的微生物，主要有各种球菌、芽孢杆菌、产室外空气中的微生物，主要有各种球菌、芽孢杆菌、产色素细菌和对干燥和射线有抵抗力的真菌孢子等。室内色素细菌和对干燥和射线有抵抗力的真菌孢子等

16、。室内空气中的微生物含量更高，尤其是医院的病房、门诊间空气中的微生物含量更高，尤其是医院的病房、门诊间因经常受病人的污染，故可找到多种病原菌，例如因经常受病人的污染，故可找到多种病原菌，例如结核结核分枝杆菌、白喉棒杆菌、溶血链球菌、金黄色葡萄球菌分枝杆菌、白喉棒杆菌、溶血链球菌、金黄色葡萄球菌、若干病毒（若干病毒（麻疹病毒，流感病毒麻疹病毒，流感病毒）以及）以及多种真菌孢子多种真菌孢子等。等。 空气中微生物的气溶胶对动植物病害的传播、发酵工业空气中微生物的气溶胶对动植物病害的传播、发酵工业中的污染以及工农业产品的霉腐等都有很重要的关系。中的污染以及工农业产品的霉腐等都有很重要的关系。因此，在发

17、酵工厂中，在空气进入空气压缩机前有时要因此，在发酵工厂中，在空气进入空气压缩机前有时要用粗过滤器过滤掉颗粒较大的微生物。用粗过滤器过滤掉颗粒较大的微生物。（三）、空气中的微生物（三）、空气中的微生物微生物的生态测定空气中微生物的数目可用培养皿沉降法或液体阻测定空气中微生物的数目可用培养皿沉降法或液体阻留法等方法进行。留法等方法进行。凡须进行空气消毒的场所，例如医院的手术室、病房、凡须进行空气消毒的场所，例如医院的手术室、病房、微生物接种室或培养室等处可以用微生物接种室或培养室等处可以用紫外线消毒、福尔紫外线消毒、福尔马林马林等药物的熏蒸或喷雾消毒等方法进行。等药物的熏蒸或喷雾消毒等方法进行。为

18、防止空气中的杂菌对微生物培养物或发酵罐内的纯为防止空气中的杂菌对微生物培养物或发酵罐内的纯种培养物的污染，可用棉花、纱布（种培养物的污染，可用棉花、纱布（8 8层以上）、石层以上）、石棉滤板、活性炭或超细玻璃纤维过滤纸进行空气过滤。棉滤板、活性炭或超细玻璃纤维过滤纸进行空气过滤。（三）、空气中的微生物（三）、空气中的微生物微生物的生态（四）、工农业产品上的微生物（四）、工农业产品上的微生物1 1微生物引起工业产品的霉腐微生物引起工业产品的霉腐 （1 1）霉变霉变（mildew，mouldness）主要指由霉菌引起）主要指由霉菌引起的劣化。的劣化。（2 2）腐朽腐朽（decay）泛指在好氧条件下

19、微生物酶解）泛指在好氧条件下微生物酶解有机质使其劣化的现象，常见的如由担子菌引起的木有机质使其劣化的现象，常见的如由担子菌引起的木材或木制品的腐朽现象。材或木制品的腐朽现象。 （3 3）腐烂腐烂（或腐败，（或腐败，putrefaction，rot）主要指由细）主要指由细菌或酵母菌引起的使物体变软、发臭性的劣化。菌或酵母菌引起的使物体变软、发臭性的劣化。 （4 4）腐蚀腐蚀（corrosion）主要指由硫酸盐还原细菌、）主要指由硫酸盐还原细菌、铁细菌或硫细菌引起的金属材料的侵蚀、破坏性劣化。铁细菌或硫细菌引起的金属材料的侵蚀、破坏性劣化。 （5 5）变质变质（deterioration）指由各种

20、生物或非生物）指由各种生物或非生物因素引起的工农业产品质量下降的现象。因素引起的工农业产品质量下降的现象。 微生物的生态控制其温度、湿度、氧气和养料等微生物赖控制其温度、湿度、氧气和养料等微生物赖以生长繁殖的外界环境条件；以生长繁殖的外界环境条件；采用有效的化学抑菌剂、杀菌剂或物理杀菌采用有效的化学抑菌剂、杀菌剂或物理杀菌剂，以抑制它们的生长繁殖或直接杀死它们；剂，以抑制它们的生长繁殖或直接杀死它们；在工业产品加工、包装过程中，尽量保持环在工业产品加工、包装过程中，尽量保持环境卫生并严防杂菌的污染等。境卫生并严防杂菌的污染等。 防止工业产品霉腐的方法防止工业产品霉腐的方法微生物的生态污染食品的

21、微生物主要是污染食品的微生物主要是曲霉属、青霉属、镰孢霉属、曲霉属、青霉属、镰孢霉属、链格孢霉属、拟青霉属、根霉属、毛霉属链格孢霉属、拟青霉属、根霉属、毛霉属等等2食品上的微生物食品上的微生物据调查，在目前知道的据调查，在目前知道的5 5万多种真菌中，已知至少其中万多种真菌中，已知至少其中有两百多个种可产生一百余种真菌毒素。在这些真菌有两百多个种可产生一百余种真菌毒素。在这些真菌毒素中有毒素中有1414种能致癌，其中的种能致癌，其中的2 2种是剧毒的致癌剂，内种是剧毒的致癌剂，内中之一中之一黄曲霉菌株产生的黄曲霉毒素黄曲霉菌株产生的黄曲霉毒素，凡长有大量霉，凡长有大量霉菌的粮食，一般都含有多种

22、真菌毒素，极有可能存在菌的粮食，一般都含有多种真菌毒素，极有可能存在致癌的真菌毒素，致癌的真菌毒素， 微生物的生态黄曲霉毒素有黄曲霉毒素有B1B1、B2B2、G1G1、G2G2、M1M1和和M2M2等多种衍生物，其中以等多种衍生物，其中以B1B1的毒性为最高的毒性为最高。含黄曲霉毒素最多的食品是。含黄曲霉毒素最多的食品是花生及花生制品、花生及花生制品、玉米、玉米、“红变米红变米”、“黄变米黄变米”、自制的酱（发现其中约、自制的酱（发现其中约12.512.5含黄曲霉毒素）等。含黄曲霉毒素）等。 黄曲霉毒素是于黄曲霉毒素是于19601960年起逐渐被认识和发现的。当时在英国东年起逐渐被认识和发现的

23、。当时在英国东南部的农村相继有约南部的农村相继有约1010万只火鸡死于一种病因不明的万只火鸡死于一种病因不明的“火鸡火鸡X X病病”。经多方研究，发现从巴西进口的花生粉中，污染有大量的。经多方研究，发现从巴西进口的花生粉中，污染有大量的黄曲霉，并证明由它所分泌的黄曲霉，并证明由它所分泌的黄曲霉毒素黄曲霉毒素，就是，就是“火鸡火鸡X X病病”的的根源，以后又证实它可引起鸭、兔、猫、猪等多种动物和人的根源，以后又证实它可引起鸭、兔、猫、猪等多种动物和人的肝脏中毒。肝脏中毒。 黄曲霉毒素黄曲霉毒素微生物的生态（五）生物体内外的正常菌群（五）生物体内外的正常菌群 1.1.正常菌群正常菌群生活在健康动物

24、各部位，数量大、种类较稳定且一般生活在健康动物各部位，数量大、种类较稳定且一般是有益无害的微生物是有益无害的微生物。在正常菌群与人体保持着一个平衡状态，在菌群内部在正常菌群与人体保持着一个平衡状态，在菌群内部的各种微生物间，也相互制约，从而维持对的稳定。的各种微生物间，也相互制约，从而维持对的稳定。所谓正常菌群，所谓正常菌群，实际上是相对的、可变的和有条件的实际上是相对的、可变的和有条件的。当机体防御机能减弱时，一部分正常菌群会成为病原当机体防御机能减弱时，一部分正常菌群会成为病原微生物。微生物。正常菌群由于其正常菌群由于其生长部位的改变，也可引起疾病生长部位的改变，也可引起疾病。如：。如：因

25、外伤或手术等原因，因外伤或手术等原因，E.coli进入腹腔或泌尿生殖系进入腹腔或泌尿生殖系统，可引起腹膜炎、肾盂肾炎或膀胱炎等症。统，可引起腹膜炎、肾盂肾炎或膀胱炎等症。微生物的生态无菌动物无菌动物：凡在其体内外检查不到任何正常菌群的凡在其体内外检查不到任何正常菌群的动物。它是将剖腹产的鼠、兔、猴、猪、羊等或特动物。它是将剖腹产的鼠、兔、猴、猪、羊等或特殊孵育的鸡等实验动物，放在无菌培养装置中进行殊孵育的鸡等实验动物，放在无菌培养装置中进行精心培养而成的。精心培养而成的。 悉生生物悉生生物：凡已人为地接种上某已知纯种微生物的无凡已人为地接种上某已知纯种微生物的无菌动物或无菌植物，意即菌动物或无

26、菌植物，意即“了解其生物区系的生物了解其生物区系的生物”。 2无菌动物与悉生生物无菌动物与悉生生物微生物学的奠基人巴斯德早在微生物学的奠基人巴斯德早在18851885年就提出年就提出 “ “如果在如果在动物体内没有肠道细菌的话，则它们的生命是不可能动物体内没有肠道细菌的话，则它们的生命是不可能维持下去的维持下去的。”因此，用悉生生物学的观点来看待每因此，用悉生生物学的观点来看待每一个高等动物或高等植物的正常个体时，它们实际上一个高等动物或高等植物的正常个体时，它们实际上都是一个与有关正常菌群形成一体的都是一个与有关正常菌群形成一体的“共生复合体共生复合体”。 微生物的生态在没有正常菌群存在的状

27、态下，其免疫系统的机能在没有正常菌群存在的状态下，其免疫系统的机能特别低下，若干器官变小，这在原来充满大量细菌特别低下，若干器官变小，这在原来充满大量细菌的盲肠中表现得尤为突出；的盲肠中表现得尤为突出；营养要求变得特殊，例如需要维生素营养要求变得特殊，例如需要维生素K K；对属于非致病菌的对属于非致病菌的Bacillus subtilis（枯草杆菌）和（枯草杆菌）和Micrococcus（藤黄微球菌）等变得极为敏感，并（藤黄微球菌）等变得极为敏感，并易患病；易患病；对原来易患的阿米巴痢疾，因这种原生动物得不到对原来易患的阿米巴痢疾，因这种原生动物得不到细菌作食物，所以无菌动物反而不易患了。细菌

28、作食物，所以无菌动物反而不易患了。无菌动物无菌动物微生物的生态和附生微生物与动物体表面存在着大量正常菌和附生微生物与动物体表面存在着大量正常菌群一样，在植物体表面也存在着正常微生物区群一样，在植物体表面也存在着正常微生物区系。系。 3根际微生物根际微生物微生物的生态生态学生态学是一门研究生物系统与其环境条件间相是一门研究生物系统与其环境条件间相互作用规律性的科学。互作用规律性的科学。 微生物生态学微生物生态学就是研究微生物群体就是研究微生物群体微生物区微生物区系与其周围的生物和非生物环境条件相互作用关系与其周围的生物和非生物环境条件相互作用关系的科学。系的科学。 研究微生物的研究微生物的分布规

29、律分布规律， 有助于开发丰富的菌种资源，防有助于开发丰富的菌种资源，防止有害微生物的活动；止有害微生物的活动；研究研究微生物间及其与他种生物间的相互关系微生物间及其与他种生物间的相互关系，有助于发展，有助于发展新的微生物农药、微生物肥料以及积极防治人和动、植物新的微生物农药、微生物肥料以及积极防治人和动、植物病虫害。病虫害。二、二、微生物和自然界物质循环微生物和自然界物质循环微生物的生态微生物的生态在自然界中，碳及含碳化合物以多种状态存在着。其中周在自然界中，碳及含碳化合物以多种状态存在着。其中周转最快的是大气中的转最快的是大气中的COCO2 2（含量为（含量为0.0320.032）、溶于水中

30、的）、溶于水中的COCO2 2,H,H2 2COCO3 3中的碳；极少周中的碳；极少周 转的是含碳岩石（石灰石、大转的是含碳岩石（石灰石、大理石）和化石燃料（煤、石油、天然气等）中所含的碳。理石）和化石燃料（煤、石油、天然气等）中所含的碳。(一一)微生物与微生物与C循环循环微生物的生态地球上有地球上有9090的的COCO2 2是靠微生物的分解作用而形成是靠微生物的分解作用而形成的。经光合作用固定的的。经光合作用固定的CO2CO2中，大部分以聚糖的形式中，大部分以聚糖的形式累积在木本和草本植物躯体中。在陆地上所固定的累积在木本和草本植物躯体中。在陆地上所固定的COCO2 2中，几乎有中，几乎有6

31、060构成了木材。在木材中，约构成了木材。在木材中，约7575是是由多糖即纤维素、半纤维素、淀粉、果胶和阿拉伯聚由多糖即纤维素、半纤维素、淀粉、果胶和阿拉伯聚糖所构成，另有糖所构成，另有2020以上以上是由木质素和木聚糖所构成，是由木质素和木聚糖所构成，而蛋白质的含量仅达而蛋白质的含量仅达1 1左右。左右。 (一一)微生物与微生物与C循环循环微生物的生态(二二)氮素循环氮素循环氮元素在自然界中的存在形式主要有五种：氮元素在自然界中的存在形式主要有五种：铵铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐、有机含氮物和大气中盐、亚硝酸盐、硝酸盐、有机含氮物和大气中的游离氮气。的游离氮气。 在自然界中以大气氮形式存在的在自然

32、界中以大气氮形式存在的氮气是数量最氮气是数量最大的氮素贮藏库大的氮素贮藏库，然而只有少数具有固氮能力，然而只有少数具有固氮能力的原核微生物及其共生体才能利用。的原核微生物及其共生体才能利用。 微生物的生态微生物的生态(三三)、硫素循环、硫素循环 硫是生命物质所必需的元素，其需要量大约是氮素的十分硫是生命物质所必需的元素，其需要量大约是氮素的十分之一（在生物体内之一（在生物体内CNS=100101CNS=100101）。硫元素在自然）。硫元素在自然界中的贮量十分丰富。硫素循环类似于氮素循环，其各个界中的贮量十分丰富。硫素循环类似于氮素循环，其各个环节都有相应的微生物参与。环节都有相应的微生物参与

33、。 微生物的生态三、微生物和污水处理三、微生物和污水处理水源的污染是危害最广、最大的污染。污水的种类很水源的污染是危害最广、最大的污染。污水的种类很多，有生活污水、工业有机污水（如屠宰、造纸、淀多，有生活污水、工业有机污水（如屠宰、造纸、淀粉和发酵工业等的污水）、工业有毒污水（农药、炸粉和发酵工业等的污水）、工业有毒污水（农药、炸药、石油化工、电镀、印染、制革等工业污水）和其药、石油化工、电镀、印染、制革等工业污水）和其他污水等。其中所含的各种有害物质，例如农药、炸他污水等。其中所含的各种有害物质，例如农药、炸药（药（TNTTNT、黑索金等）、多氯联苯（、黑索金等）、多氯联苯（PCBPCB）、

34、多环芳烃）、多环芳烃（致癌剂）、酚、氰和丙烯腈等的污染后果尤为严重。（致癌剂）、酚、氰和丙烯腈等的污染后果尤为严重。在污水处理方法中，最关键、最有效和最常用的方法在污水处理方法中，最关键、最有效和最常用的方法是微生物处理法。是微生物处理法。 微生物的生态(一一) 污水处理中的特殊微生物污水处理中的特殊微生物在自然界中，存在着各种能分解相应污染物的微生在自然界中，存在着各种能分解相应污染物的微生物类型。物类型。例如例如，已知的能分解，已知的能分解氰氰的微生物就有诺卡氏菌属、的微生物就有诺卡氏菌属、腐皮镰孢霉、木素木霉和假单胞菌属等腐皮镰孢霉、木素木霉和假单胞菌属等1414个属的个属的4949个种

35、。个种。一些高分子化合物也是严重污染环境的化合物，其一些高分子化合物也是严重污染环境的化合物，其中的芳香族磺酸盐可被中的芳香族磺酸盐可被Pseudomonasputida（恶臭（恶臭假单胞菌）所降解；假单胞菌）所降解；1-1-苯基苯基- -十一烷磺酸盐（十一烷磺酸盐（ABSABS）可被可被Bacillus（芽孢杆菌属）的菌种所降解。（芽孢杆菌属）的菌种所降解。 微生物的生态(二二) 微生物处理污水的原理微生物处理污水的原理 用微生物净化污水的过程，就是在污水处理装置这用微生物净化污水的过程，就是在污水处理装置这一小型生态系统内，利用各种生理生化性能的微生一小型生态系统内，利用各种生理生化性能的

36、微生物类群间的相互配合而进行的一种物质循环过程。物类群间的相互配合而进行的一种物质循环过程。当高当高BOD5BOD5的污水进入污水处理装置后，其中的自然的污水进入污水处理装置后，其中的自然微生物区系在好氧条件下，根据其中营养物质或有微生物区系在好氧条件下，根据其中营养物质或有毒物质的情况，在客观上造成了一个选择性的培养毒物质的情况，在客观上造成了一个选择性的培养条件，并随着时间的推移，发生了微生物区系的有条件，并随着时间的推移，发生了微生物区系的有规律的更迭，从而使水中的有机物或毒物不断被降规律的更迭，从而使水中的有机物或毒物不断被降解、氧化、分解、转化或吸附沉降，进而达到去除解、氧化、分解、

37、转化或吸附沉降，进而达到去除污染物和沉降、分层的效果。污染物和沉降、分层的效果。微生物的生态自然去除废气后的低自然去除废气后的低BOD5BOD5清水，可流入河道。而经好氧清水，可流入河道。而经好氧性微生物处理后的废渣性微生物处理后的废渣活性污泥或生物膜的残余物，活性污泥或生物膜的残余物，是比原来污水的是比原来污水的BOD5BOD5更高的有机物，它们可通过厌氧处更高的有机物，它们可通过厌氧处理（又称污泥消化或沼气发酵）而生产出有用的沼气和理（又称污泥消化或沼气发酵）而生产出有用的沼气和有机肥料。有机肥料。 微生物的生态即即“五日生化需氧量五日生化需氧量”。是一种表示水中有机物含量。是一种表示水中

38、有机物含量的间接指标，一般指在的间接指标，一般指在20下，下，1L污水中所含的有污水中所含的有机物（主要是有机碳源），在进行微生物氧化时，机物（主要是有机碳源），在进行微生物氧化时，5日内所消耗的分子氧的毫克数（或日内所消耗的分子氧的毫克数（或ppm数）。数）。在水处理技术中，污水处理前后水中在水处理技术中，污水处理前后水中BOD5值之差，值之差，即可理解为这一处理过程对有机物处理效率的高低。即可理解为这一处理过程对有机物处理效率的高低。BOD5的测定，起始于英国（的测定，起始于英国（1870年），目的是为年），目的是为了判断河水污染的程度以保护河流。由于英国的泰了判断河水污染的程度以保护河流

39、。由于英国的泰晤士河水自源头至大海流程仅晤士河水自源头至大海流程仅5天左右，且英国夏天左右，且英国夏天河水的平均温度在天河水的平均温度在20左右，故至今全世界还一左右，故至今全世界还一直以这一条件为依据来测定直以这一条件为依据来测定BOD5 。（1） BOD5（biologicaoxygendemand）微生物的生态使用强氧化剂使使用强氧化剂使1L污水中的有机物质迅速进行化学污水中的有机物质迅速进行化学氧化时所消耗氧的毫克数，称氧化时所消耗氧的毫克数，称COD或化学需氧量。或化学需氧量。污水中除有机物外，其中的许多无机物也能被氧化污水中除有机物外，其中的许多无机物也能被氧化而产生而产生COD值

40、值 COD能在短时间中测得，有利于指导能在短时间中测得，有利于指导现场操作。使用的氧化剂一般有现场操作。使用的氧化剂一般有KMnO4和和K2Cr2O7。KMnO4的氧化力较弱。的氧化力较弱。实际使用对常采用实际使用对常采用K2Cr2O7，作氧化剂，并把测得的，作氧化剂，并把测得的数值称为数值称为CODcr。同一污水的。同一污水的BOD5与与COD值是不值是不一致的，但一般都呈明显的比例关系。一致的，但一般都呈明显的比例关系。2）COD（chemicaloxygendemand）微生物的生态(三三)污水处理的装置污水处理的装置微生物的生态又称又称生化曝气法生化曝气法。最早由英人。最早由英人Ard

41、ern和和Lockett创建创建于于1914年。经多年修正、改进，至今一直是污水处理年。经多年修正、改进，至今一直是污水处理中的主要方法。中的主要方法。 活性污泥活性污泥：一种由细菌、原生动物和其他微生物群体：一种由细菌、原生动物和其他微生物群体与污水中的悬浮有机物、胶状物和吸附物质在一起构与污水中的悬浮有机物、胶状物和吸附物质在一起构成的凝絮团，在污水处理中具有很强的吸附、分解和成的凝絮团，在污水处理中具有很强的吸附、分解和利用有机物或毒物的能力。利用有机物或毒物的能力。1. 活性污泥法（活性污泥法（activatedsludgeprocess）微生物的生态活性污泥中以细菌和原生动物为主。细

42、菌有生枝动胶活性污泥中以细菌和原生动物为主。细菌有生枝动胶菌、浮游球衣菌、亚硝化单胞菌属、蛭弧菌属等。菌、浮游球衣菌、亚硝化单胞菌属、蛭弧菌属等。活性污泥去除污水的能力是极高的，它对生活污水的活性污泥去除污水的能力是极高的，它对生活污水的BODBOD5 5去除率可达去除率可达9595左右，悬浮固体去除率也达左右，悬浮固体去除率也达9595左右，对污水中的病原细菌和病毒的去除率均很高。左右，对污水中的病原细菌和病毒的去除率均很高。为使对特殊污染物具有较强的分解效果，还应人为地为使对特殊污染物具有较强的分解效果，还应人为地补充一些有机氮源和磷素营养，并培育、接种入相应补充一些有机氮源和磷素营养，并

43、培育、接种入相应的优良分解微生物。如：接入某些镰孢霉属和诺卡氏的优良分解微生物。如：接入某些镰孢霉属和诺卡氏菌属的一些菌种就能更好地分解菌属的一些菌种就能更好地分解氰化物氰化物；接入能生长；接入能生长在在0.20.2酚溶液中的几种假单胞菌，例如，食酚假单酚溶液中的几种假单胞菌，例如，食酚假单胞菌和解酚假单胞菌，就能更好地分解污水中的胞菌和解酚假单胞菌，就能更好地分解污水中的酚。酚。活性污泥活性污泥微生物的生态微生物的生态是近年来一种利用自然生态系统净化污水并具有良好节是近年来一种利用自然生态系统净化污水并具有良好节能效果的方法。氧化塘是一个面积大、能接受阳光照射能效果的方法。氧化塘是一个面积大

44、、能接受阳光照射的浅池，污水从一端流入，从另一端溢流而出。在氧化的浅池，污水从一端流入，从另一端溢流而出。在氧化塘中存在着三种作用。塘中存在着三种作用。优点是投资少、设备简、操作容优点是投资少、设备简、操作容易，缺点是它所占据的土地面积大。易，缺点是它所占据的土地面积大。 2. 氧化塘法（氧化塘法（oxidationponds或或lagoon）（1 1）有机物的好氧性分解和厌氧消化有机物的好氧性分解和厌氧消化；前者主要由；前者主要由好氧细菌进行，后者则主要由厌氧菌进行；好氧细菌进行，后者则主要由厌氧菌进行；（2 2）光合作用光合作用：主要由藻类和水生植物进行；：主要由藻类和水生植物进行；（3

45、3）藻类细胞的消除藻类细胞的消除：由各种动物进行。所以用氧：由各种动物进行。所以用氧化塘法处理污水实际上是一个菌藻共生的生态系统。化塘法处理污水实际上是一个菌藻共生的生态系统。 微生物的生态大量以活性污泥或脱落生物膜形式出现的废渣，必大量以活性污泥或脱落生物膜形式出现的废渣，必须加以进一步处理，否则会形成须加以进一步处理，否则会形成“二次污染二次污染”；对一些对一些BOD5，超过，超过10000mgL的有机废水，如屠的有机废水，如屠宰废水等的处理效果很差；宰废水等的处理效果很差；要消耗大量动力。要消耗大量动力。上述污水处理方法中存在的问题上述污水处理方法中存在的问题用厌氧消化法即沼气发酵正好能

46、克服上述三项用厌氧消化法即沼气发酵正好能克服上述三项困难，此外，还能产生大量的生物能困难，此外，还能产生大量的生物能沼气，沼气，化废为宝，因此近年来已受到各方面的重视。化废为宝，因此近年来已受到各方面的重视。 微生物的生态按其生物化学本质来说，就是一种由产甲烷菌按其生物化学本质来说，就是一种由产甲烷菌进行的甲烷形成过程。进行的甲烷形成过程。 1906年，年，V. L. Omeliansky提出了甲烷形成的一提出了甲烷形成的一个阶段理论，即由纤维素等复杂有机物经甲烷个阶段理论，即由纤维素等复杂有机物经甲烷细菌分解而直接产生细菌分解而直接产生CH4和和CO2。 3. 沼气发酵沼气发酵微生物的生态微

47、生物的生态I6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1

48、A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWl

49、TiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I

50、6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!

51、qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQe

52、NbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E

53、3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&

54、t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWk

55、ThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%r#rZoWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK

56、9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0

57、z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u

58、$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlU

59、iQfNcK8H5E2A+x*x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPd

60、LaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oXlTiTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G

61、5D1A-w*t$qYqYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcNcK8H5D2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3

62、B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWlThQhQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!p!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z微生物的生态